Пояс был набран из плит разной толщины (как это практиковалось на британском флоте), изготовленных из цементированной крупповской стали (КС). Крупповская броня была вязкой с внутренней и закаленной с наружной поверхности. Наружная поверхность броневой плиты подвергалась сначала цементации (то есть насыщению поверхностных слоев стали углеродом при температуре 900-950° с целью повышения твердости), а затем закалке с последующем высоким отпуском. Такая термическая обработка позволяла плитам сопротивляться удару снаряда, вызывая его разрушение, и в то же время не раскалываться, благодаря довольно мягкой основе.
Вертикальный броневой пояс состоял из двух отдельных поясов — 10-дюймового (254 мм) главного, защищавшего ватерлинию до уровня средней палубы и 8-дюймового (203 мм) верхнего, прикрывавшего корпус корабля от средней до главной палубы. Общая высота главного броневого пояса составляла 6 футов и десять дюймов (2,083 м) из них 2 фута и шесть дюймов (0,762 м) возвышалось над водой при нормальном водоизмещении. В нижней части главного броневого пояса 254-мм плиты имели утончение до 203 мм. Главный броневой пояс имел продолжение в носовую часть (той же высотой) - сначала толщиной 7 дюймов (178 мм) и протяженностью 33 фута (10,06 м), затем толщиной 2,5 дюйма (64 мм) от концевой поперечной переборки до форштевня. В кормовую часть 254-мм броневой пояс (той же высоты) протянулся вплоть до ахтерштевня толщиной 2,5 дюйма (64 мм).
Выше главного пояса располагался верхней 8-дюймовый (203-мм) броневой пояс, который по протяженности был таким же, как и 10-дюймовый (254-мм) пояс, а по высоте - от уровня средней до уровня главной палубы. Носовая и кормовая оконечности верхнего пояса по распределению и толщине бронирования и протяженности были такими же как и оконечности главного пояса. Броневые плиты укладывались на тиковую подкладку и крепились к корпусу броневыми болтами.
Вертикальное бронирование "Нептуна" вновь повторяло главный недостаток, который был присущ броневой защите "Дредноута" и его прямым наследникам, - линейным кораблям типа "Беллерофон" и "Сент-Винсент" — отсутствию верхнего броневого пояса (между главной и верхней палубами), которое являлось серьезным просчетом. По сути, эта часть надводного борта, которую прикрывала лишь бортовая 13-мм стальная обшивка, была самым уязвимым местом для любых фугасных снарядов противника и представляло большую опасность для корабля в случае попаданий (и последующих разрушений), поскольку проникшая вода могла затопить значительный объем корпуса выше броневой палубы, что вызвало бы потерю остойчивости.
Линейный корабль "Нептун". 1911 г.
Броневую цитадель от продольного огня прикрывали носовой и кормовой броневые траверзы, которые в плане были наклоненными внутрь, и располагались от концевых носовой и кормовой кромок 254-мм и 203-мм поясов к наружной поверхности концевых барбетов орудийных башен "А" и "У". Траверзы по высоте имели переменную толщину бронирования: носовой траверз, ограничивавший главный пояс - 4 дюйма (102 мм), кормовой- 8 дюймов (203 мм); носовой траверз, ограничивавший верхний пояс - 5 дюймов (127 мм), кормовой - 9 дюймов (229 мм).
Носовая наружная переборка, закрывавшая оконечности 178-мм участка главного броневого пояса, по высоте располагалась между нижней и верхней палубами, причем толщина бронирования (как и главных переборок) была переменной: от уровня нижней палубы до уровня главной - 127 м, от уровня главной палубы до уровня верхней - 102 мм.
За главным броневым поясом размещались продольные противоторпедные переборки правого и левого борта, поднимавшиеся от настила второго дна до броневой палубы. Материалом для изготовления переборок служила "мягкая" броневая сталь с добавлением никеля.
Продольные переборки протянулись от носового до кормового броневых траверзов и имели толщину: от 1 до 3 дюймов (25,4 мм-76,2 мм) вдоль погребов носовой и средних башен; от 1 и 1/4 до 2 дюймов (32 мм-51 мм) вдоль погребов кормовых башен; от 1,1/2 до 2 дюймов (38-51 мм) вдоль машинного и котельных отделений.